Schubtragfähigkeit von Wänden aus Kalksand-Planelementen mit geringem Überbindemaß  -  Experiment und rechnerische Simulation

Der Querkraftwiderstand VR von Mauerwerkswänden, die in ihrer Ebene durch Wind- oder Erdbebeneinwirkungen beansprucht werden, hängt auch vom Überbindemaß ü bzw. vom Verhältnis des Überbindemaßes zur Steinhöhe ü/hst ab. Das nach Norm derzeit zulässige Überbindemaß von ü ≥ 0,4 hst kann bei der Verwendung von Planelementen in der Praxis nicht immer eingehalten werden. Für diese Fälle ist in den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen (abZ) des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) für Kalksand-Planelemente im Bereich 0,4 >ü ≥ 0,2 hst bzw. 12,5 cm bisher ein verminderter zulässiger Rechenwert der charakteristischen Schubfestigkeit fvk von 60 % des Wertes nach DIN 1053-100:2007-09 (ü ≥ 0,4 hst ) anzuwenden. Diese, auf Ergebnissen alter Versuche mit überholten Prüfanordnungen beruhenden, hohen Tragfähigkeitseinbußen waren im Zuge der Aufnahme von Planelementen in die Bemessungsnormen für Mauerwerk mit neuem Schubbemessungskonzept zu überprüfen.

Daher wurden umfangreiche experimentelle und theoretische Untersuchungen an 17,5 cm dicken, 2,50 m hohen Schubwänden aus Kalksand-Planelementmauerwerk mit Dünnbettmörtel und unvermörtelten Stoßfugen durchgeführt. Ziel war es, den Einfluss geringer Überbindemaße ü/hst< 0,4 auf die Schubtragfähigkeit dieser Wände, insbesondere bei statisch-zyklischen Horizontalverformungen in Wandebene, quantitativ zu bestimmen. Als Versuchsparameter wurden die Wandauflast (σ = 0,5/1,0/1,43 N/mm²), das Überbindemaß (ü/hst = 0,2/0,4) und die Einspannung am Wandkopf und -fuß variiert.

Die Untersuchungen ergaben im Bereich der normativ bemessungs relevanten geringen Überbindemaße 0,2 ″ ü/hst ″ 0,4 keine signifikanten Traglasteinbußen. Bei erweiterten theoretischen FE-Analysen für das baupraktisch übliche Spektrum vorhandener Überbindemaße 0,2 ″ ü/hst ″ 1,0 von Wänden mit Auflastspannungen von 0,5 N/mm² bzw. 1,0 N/mm² wurde eine Traglastminderung von maximal 12 bis 16 % berechnet.

Der Abtrag der Horizontallast vom Wandkopf zum Wandfuß erfolgt über ein schräges Druckspannungsfeld. Im Überbindebereich der Elemente auftretende Spannungskonzentrationen können zu örtlich begrenzten Rissbildungen führen, ohne dass die Tragfähigkeit der Wand hierdurch beeinträchtigt wird. Diese ist erst dann erschöpft, wenn insbesondere am Wandfuß die vom gerissenen Mauerwerk übertragbaren, schrägen Druckspannungen nicht mehr aufgenommen werden können.